專利名稱：用于通過在浮選池中注入氧從水流中除去污染物的方法
用于通過在浮選池中注入氧從水流中除去污染物的方法本公開針對:在從水流除去污染物和懸浮的有機物的過程中溶解在水中的氧向浮選池的注入，所述水流由傾倒在其中的未處理的污水或由雨水?dāng)y帶和/或存在于水處理設(shè)施中和/或下水道處理設(shè)施中的廢棄物污染，取決于需要所述氧的注入通過給出50%至95%的范圍內(nèi)的高水平氧濃度的浮選設(shè)施的方式進行。眾所周知的是，在大城市中心的水流具有高變質(zhì)率，它影響環(huán)繞這樣的大城市中心的周圍環(huán)境，并且延續(xù)至位于大城市中心下游的長范圍的水流。該現(xiàn)象源于產(chǎn)生并惡化衛(wèi)生問題的形成、發(fā)展和人口統(tǒng)計學(xué)增長，這些問題在小城市中心通過使用單獨的系統(tǒng)或甚至小型集中處理系統(tǒng)能夠簡單得多地解決。然而，在巨大人口密度的中心，不能采用為單獨的系統(tǒng)所給出的解決方案，因為城市營業(yè)用地面積的可得性和衛(wèi)生存放能力相對于由液體和固體廢棄物產(chǎn)生的負擔(dān)而言是不足的。直接排入水流中的這種廢棄物和廢水的過量衛(wèi)生積累不允許通常所說的自凈化現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而將大城市中心內(nèi)的河流、湖泊和水庫變成巨大的下水道。為了改善受這些問題影響的居民的衛(wèi)生經(jīng)濟和社會狀況的目的，本申請開發(fā)了一種系統(tǒng)，通過除去水流自身中存在的污染物，已經(jīng)使以下成為可能:消除涉及美感的令人不快的方面以及壞氣味；開發(fā)用于未來再利用的水源；實施和發(fā)展工業(yè)；使用大城市水流作為休閑和運動區(qū)域；以及保護自然水源不被嚴(yán)重污染并將其保持為完全可用的狀態(tài)。所開發(fā)的系統(tǒng)不能滿足污水收集、移除和處理的需要，但是使得將排入水流中的廢棄物保持并移動至處理站成為可能，從而防止了其在缺少有效的廢物收集網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域中的變質(zhì)。本申請所開發(fā)和使用的系統(tǒng)包括日期為07/11/1997的專利PI9702430-9的用于除去水流對象中存在的污染物和/或?qū)е挛廴镜奈镔|(zhì)的過程，所述過程包括:對所要處理的水流段施用絮凝或凝結(jié)物質(zhì)；在所述水流段的下游沿所述水流建立絮凝池以使得懸浮粒子可以聚集，從而產(chǎn)生更大的薄片。氧的注入包括:使位于所述水流段下游的具有更高尺寸和密度的所述聚集的粒子經(jīng)受至少一個溶解和注入氧的步驟，所述氧來自濃縮設(shè)施，之后通過加壓混合器將所述氧引導(dǎo)至溶解設(shè)施，從而形成注入至所述水流段的水/氧混合物，導(dǎo)致所述聚集的粒子漂?。辉谒鲎⑷氲南掠窝厮鏊鞫谓⒏∵x池，使得漂浮的物質(zhì)可以團聚，將在所述水流下游的表面和岸邊上存在的所述漂浮和團聚的物質(zhì)通過撇除所述水流的表面而除去。盡管可以令人滿意地實施作為水流浮選方法已知的該方法，但是，需要使巨大體積的處理后的水回流至在水流上限定浮選池并通過溶解進行空氣注入的地點上游。所述處理后的水的回流需要以高比例進行，因此增加了運行成本，以及用于進行回流的設(shè)備和安裝的成本。已知，當(dāng)僅使用具有約78%氮和21%氧的濃度的環(huán)境空氣時，注入的效率取決于氧部分的溶液化，而其在水中比氮更多地溶解，是其2.5倍。因此，本發(fā)明的一個目的是，提供一種在除去水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施中存在的污染物以及懸浮的有機物的過程中，溶于回流的水中的濃縮的或與大氣的空氣混合的純氧向浮選池的注入，其中，作為水中更高的氧的溶解的作用，促使水回流水流出量降低了 70% _80%，并通過混合器促使更有效的水/氧混合，從而降低了用于完成和運行它的過程和設(shè)備成本，從而在整個過程中降低了約70 %的電能消耗。本發(fā)明的另一個目的是提供一種在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物質(zhì)的過程中溶解在水中的氧向浮選池的注入，所述氧的注入不需要用于為向其中注入水/氧混合物的浮選池建立用于處理后的水的回流部分的復(fù)雜回路的任何工作。本發(fā)明的另一個目的是以低實施成本提供一種在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中氧向浮選池中的注入，以使得可以使它適合任何類型的水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施。本發(fā)明的另一個目的還在于提供一種在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中氧向浮選池中的注入，所述氧的注入使得可以獲得水中溶解的污染物的移除上的明顯增加，所述污染物在大量氧的存在下被氧化并且變成氧化物形式的顆粒物并且通過浮選被除去。本發(fā)明的另一個目的是提供一種在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中氧向浮選池中的注入，所述氧的注入的實施簡單快捷，僅需要對沿水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施的安裝位置進行很小的改裝。本發(fā)明的另一個目的是進行一種在除去水流中的污染物和懸浮的有機物質(zhì)的過程中臭氧向浮選池的注入，所述臭氧的注入使得可以通過將在過程中生成的氧轉(zhuǎn)化為臭氧及其隨后在水中的溶解將處理過的污水消毒。本發(fā)明的另一個目的是提供一種在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中氧和基本上純凈的臭氧向浮選池的注入，其促使在大量的氧并且特別是基本上純凈的臭氧的存在下氨型氮的移除通過其氧化而明顯增加。本發(fā)明的另一個目的是提供一種在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中浮選池中的氧的注入，所述氧的注入促使在表現(xiàn)處理后的污水的水質(zhì)和排出和/或排放標(biāo)準(zhǔn)的所有其它污染物的移除上的明顯增加。本發(fā)明的另一個目的是提供一種在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中浮選池中的氧的注入，所述氧的注入使得可以向所述浮選設(shè)施的上游和/或下游的任何水流段中注入氧，以便通過顆粒氧化物的形成將污染物氧化并隨后將其最終移除，從而也使得可以沿水流保持適當(dāng)?shù)难跞芙馑健１景l(fā)明的這些和其它目的和益處是通過以下方式實現(xiàn)的:在除去水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中氧向浮選池中的注入，所述過程是包括以下步驟的類型:通過彼此快速混合將絮凝劑或凝結(jié)劑(I)施用至所要處理的水流段；在所述水流段的下游沿所述水流建立絮凝池以使得懸浮的粒子可以聚集，從而產(chǎn)生更大的薄片。該氧的注入包括:使位于所述水流段下游的具有更高尺寸和密度的所述聚集的粒子經(jīng)受至少一個溶解和注入氧的步驟，所述氧來自濃縮設(shè)施，之后通過加壓混合器將所述氧引導(dǎo)至溶解設(shè)施，從而形成注入至所述水流的段的水/氧混合物，導(dǎo)致所述聚集的粒子漂浮 ；在所述注入的下游沿所述水流段建立浮選池，使得漂浮的物質(zhì)可以團聚，將在所述水流下游的表面和岸邊上存在的所述漂浮和團聚的物質(zhì)通過撇除所述水流的表面而除去。
已知在污水的處理中氧的重要性與有機物和其它物質(zhì)的氧化有關(guān)，因此將其用于污水的處理是非常有益的，提供了重要的水質(zhì)參數(shù)如DB0、氮和磷等的額外降低。然而，純氧或高度濃縮的氧的制備曾意味著高成本，最近，與之相反，目前出現(xiàn)了可以極大地降低成本的用于濃縮氧的新方法。應(yīng)當(dāng)強調(diào)，這種新方法基于氧是大氣空氣中主要存在的氣體之一這一知識。為了完成這種在除去水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中溶解在水中的氧向浮選池的注入，需要一種氧源，其可以被定義為儲氧器，也稱為氧氣瓶，或者定義為配備有使用壓力變化或真空的濃縮設(shè)施的方法。通過使用利用壓力變化的濃縮設(shè)施的方法的氧的制備通過制氧設(shè)施實現(xiàn)，所述制氧設(shè)施使得能夠通過使用分子篩從環(huán)境空氣以約95%的濃度分離氧。制備氧的另一種方法是對分子篩施加真空的方法。從而，通過簡單地將環(huán)境空氣注入至濃縮機中，隨著激活真空泵以提供分子篩的再生和所吸附的組分的吹掃，可以獲得純氧或高純氧。盡管比使用壓力變化的方法更加昂貴，該解決方案可以用于更大的設(shè)備中。因此，通過向包括除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物質(zhì)的過程的浮選階段注入濃縮的或是與大氣空氣混合的純氧，提供了一種明顯高效的回收廢水的方法，因為將用于產(chǎn)生濃縮氧的設(shè)備設(shè)置于沿水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施的浮選池附近，從而使得可以使用在濃縮氧的過程中制備的全部氧。下面將為了示例的目的不帶有任何限制地參考附圖描述本發(fā)明，其中:

圖1示意性地表示在不帶有氧注入設(shè)施的情況下對水流段進行的除去污染物的過程；并且圖2示意性地表示結(jié)合有與至少一個空氣/氧溶解設(shè)施連接的至少一個氧濃縮設(shè)施的對水流段進行的除去污染 物的過程。根據(jù)圖2，本發(fā)明的對象，即在除去水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中氧向浮選池中的注入，是通過包括以下步驟的方法進行的:對所要處理的水流段施用絮凝劑或凝結(jié)劑I ;在所述水流段下游沿所述水流建立絮凝池，以使得懸浮的粒子可以聚集，從而產(chǎn)生更大的薄片；對所述更大的凝結(jié)粒子部分地阻塞的所述水流段的下游進行至少一個注入氧的步驟，所述氧來自位于所述浮選池附近的氧產(chǎn)生設(shè)施5，通過使用全部體積的所產(chǎn)生的濃縮氧促成所述團聚的粒子的浮選；漂浮在表面的物質(zhì)在所述池的下游發(fā)生團聚，所述團聚進一步進行并且集中在水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施的岸邊上的限定區(qū)域上，在此處將其移除并且引導(dǎo)至漂浮物入口和壓制設(shè)備。為了完成本方法的第一步，施用絮凝物質(zhì)I。通過加入可以有助于凝聚水的凝聚化學(xué)品1，首先進行懸浮的有機物的移除。在一定時間之后，這種產(chǎn)物提供了懸浮粒子的聚集，從而形成更大更密的薄片，這限定了所述水流段下游的絮凝池。在絮凝步驟之后，通過安裝用于濃縮純氧、濃縮氧或與大氣空氣混合的氧的設(shè)備5，使所述氧溶解在處理過的水中并且排入至水流中，從而使得可以在移除水流中存在的污染物和懸浮的有機物的方法中向浮選池注入氧，其中，高效聚集的粒子漂浮并被輸送至表面。本文提出的方法基本上包括:用于泵送和循環(huán)處理過的水的單元2 ;水/氧混合器3 ;空氣壓縮機4 ;氧濃縮設(shè)施5，依賴于用于產(chǎn)生氧所使用的系統(tǒng)，所述氧濃縮設(shè)施5包括分子篩、壓力變化器或真空泵。要注入氧的水的流出量是其中需要環(huán)境空氣的溶解用于在來自水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施的處理過的水中的氧化和氧的飽和的原始再循環(huán)流出量的20% -30%。因此，應(yīng)當(dāng)調(diào)整設(shè)備的大小以便滿足本方法施加的要求，從而提供在再循環(huán)流出量上的重要減少，并且因此減少投資和運行成本。為了對系統(tǒng)供給所需的水，應(yīng)當(dāng)以足以獲得最佳劑量的氧混合物的流出量使用設(shè)置有抽水和復(fù)位泵的設(shè)備，以使得與到目前為止用于浮選中微泡的注入所使用的包括環(huán)境空氣混合的解決方案比較，該解決方案是充分地更加廉價和便宜的。將氧-水混合物3弓丨導(dǎo)至設(shè)置有擴散器的管中，所述管橫向安裝在整個水道底部，從而使得溶解的氧排出并均勻地散布在水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施上。這種混合物含有附著至聚集的粒子上的氧微泡，從而增加它的推力，使得可以進行浮選過程，以使得氧向所處理的水的傳輸最大化。應(yīng)當(dāng)強調(diào)，可以通過將由在氧制備設(shè)備5中的過程產(chǎn)生的氧轉(zhuǎn)化制備臭氧，將所述臭氧單獨地或與氧一起在移除水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中注入至浮選池，以便也消毒處理過的污水并且通過氧化提供氨型氮的移除上明顯的增加。在此階段之后，通過安裝在距離該過程開始處預(yù)定距離的漂浮柵欄進行漂浮在水道上的物質(zhì)的截留，從而允許全部漂浮的泥漿在到達所述柵欄時移動至表面，從而使得可以捕獲所有的漂浮物。用這種通過用氧浮選的方式 除去水流中的污染物的方法，在水流的初始處理上，以及在這種水流，主要是接收殘渣和隱秘的下水管線的那些水流的保持上，獲得了出色的結(jié)果；并且，作為通過本文公開的方法處理的水中溶解的氧水平的明顯增加的作用，也提供了已經(jīng)經(jīng)過初始污染物移除處理的水流的周期性和預(yù)防性處理上極其有益的效果，使已經(jīng)由城市中心惡劣影響的水流獲得新生。
權(quán)利要求
1.在從水流和/或水處理設(shè)施和/或下水道處理設(shè)施除去污染物的過程中氧向浮選池中的注入，所述過程是包括以下步驟的類型:通過快速混合將絮凝劑或凝結(jié)劑(I)施用至所要處理的水流段；在所述水流段的下游沿所述水流建立絮凝池以使得懸浮的粒子可以聚集，從而產(chǎn)生更大的薄片；其特征在于:所述氧的注入包括:使位于所述水流段下游的具有更大尺寸和密度的所述聚集的粒子經(jīng)受至少一個溶解和注入氧的步驟，所述氧來自濃縮設(shè)施(5)，之后通過加壓混合器(3)將所述氧引導(dǎo)至溶解設(shè)施，從而形成注入至所述水流的段(6)的水/氧混合物，導(dǎo)致所述聚集的粒子漂?。辉谒鲎⑷氲南掠窝厮鏊鞫谓⒏∵x池，使得漂浮的物質(zhì)可以團聚，將在所述水流下游的表面和岸邊上存在的所述漂浮和團聚的物質(zhì)通過撇除所述水流的表面而除去。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的在從水流除去污染物的過程中氧向浮選池中的注入，其特征在于，所述氧的注入包括至少一個注入來自位于所述浮選池附近的氧生成設(shè)施(5)的氧，通過使用全部體積的所生成的氧促成所述聚集的粒子的浮選的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在從水流除去污染物的過程中氧向浮選池中的注入，其特征在于，所述氧的注入包括至少一個設(shè)施(5)，所述設(shè)施(5)用于將純氧、濃縮氧或與大氣空氣混合的氧濃縮，之后對其進行在回收水中的溶解并且之后排入至水流中，從而使得可以在除去水流中的污染物的過程中將氧注入浮選池，其中，高效聚集的粒子漂浮并被輸送至表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在從水流除去污染物的過程中氧向浮選池中的注入，其特征在于，所述氧的注入的過程基本上包括:用于泵送和循環(huán)處理過的水的單元(2);水/氧混合器(3);空氣壓縮機(4);氧濃縮設(shè)施(5)，取決于用于生成氧的系統(tǒng)，所述氧濃縮設(shè)施(5)包括分子篩、壓力變換器或真空泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的在從水流除去污染物的過程中氧向浮選池中的注入，其特征在于，需要注入氧的水的流出量是其中需要環(huán)境空氣的溶解用于水流中的氧化和飽和的原始再循環(huán)流出量的20% -30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的在從水流除去污染物的過程中氧向浮選池中的注入，其特征在于，在通過特定過程濃縮氧(5)之后，通過轉(zhuǎn)化由所述過程生成的氧制備臭氧，將生成的所述臭氧單獨地或與氧組合地在除去水流中存在的污染物和懸浮的有機物的過程中注入至浮選池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的在從水流除去污染物的過程中氧向浮選池中的注入，其特征在于將水/氧混合物(3)導(dǎo)入至設(shè)置有擴散器的管中，所述管橫向安裝在整個水道底部，從而使得溶解的氧排出并均勻地散布；所述混合物含有附著于聚集的粒子上的氧微泡。
全文摘要
根據(jù)用于從水流中除去污染物質(zhì)的方法的氧向浮選池中的注入，所述方法包括以下步驟通過快速混合過程向所處理的水流段提供絮凝或凝結(jié)材料(1)；使得在所述段下游的水流中出現(xiàn)絮凝池，在所述絮凝池中，懸浮的粒子聚集并形成更大的薄片。氧注入存在于對這些具有更大尺寸和密度的聚集的下游顆粒進行至少一個氧溶解和注入步驟中。通過濃縮單元(5)提供氧，并且通過加壓混和器(3)將氧進料至溶解單元，形成用于注入至水流的段(6)中的水/氧混合物，導(dǎo)致所述聚集的粒子漂浮。在注入地點的下游，允許在水流中形成浮選池，并且可以將在下游在水流的表面和邊緣上發(fā)現(xiàn)的團聚并漂浮的物質(zhì)通過從水流表面撇去而除去。
文檔編號C02F1/78GK103118986SQ201180029161
公開日2013年5月22日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者若昂·卡洛斯·戈梅斯·德·奧利弗拉, 普羅科皮奧·戈梅斯·德·奧利弗拉·內(nèi)托, 費莉佩·戈梅斯·德·奧利弗拉 申請人:若昂·卡洛斯·戈梅斯·德·奧利弗拉, 普羅科皮奧·戈梅斯·德·奧利弗拉·內(nèi)托, 費莉佩·戈梅斯·德·奧利弗拉